Dioden sind Geräte, die ein elektrisches Signal daran hindern, sie in eine Richtung zu passieren, aber ein Signal in die andere Richtung passieren lassen. Wenn eine Standard-Halbleiterdiode ein Signal blockiert, ist es möglich, dass die Spannung dieses Signals zu hoch wird, um die Diode steuern zu können. An diesem Punkt fällt die Diode aus und lässt das Signal durch und wird wahrscheinlich zerstört, wenn die Spannung durch sie hindurchgeleitet wird. Als Lawinenpunkt der Diode bezeichnet, wird dieser Effekt, sobald dieser Effekt beginnt, normalerweise nicht aufhören, bis er seinen Lauf genommen hat und viele, wenn nicht alle Schaltungskomponenten in seinem Weg verwüstet. Eine Lawinendiode ist ein spezieller Diodentyp, der dem Lawinenereignis standhält und den Lawineneffekt in seiner normalen Funktion nutzt.
Alle Halbleiterdioden bestehen aus zwei miteinander verschmolzenen Halbleitermaterial, normalerweise Silizium. Ein Stück des Materials, die Kathode, ist positiv geladen. Das zweite Stück, die Anode, wird negativ geladen.
Diese Dioden steuern die Richtung des Stromkreisflusses in Stromkreisen. Wenn ein elektrischer Strom an die Anode der Diode angelegt wird, durchquert er das positiv geladene Material in Richtung der negativen Kathode und fließt dann aus der Kathode zum Rest des Stromkreises. Eine in diesem Zustand arbeitende Diode ist in Durchlassrichtung vorgespannt.
Wird an die Kathode der gleiche Strom angelegt, kommt dieser einfach bei gleicher Ladung der Kathode zur Ruhe und wird von der Diode gesperrt. Eine Diode ist in diesem Zustand in Sperrrichtung vorgespannt. Sollte diese Spannung jedoch ausreichend hoch sein, kann sie genug Leistung haben, um durch die Kathode zu springen und die positive Anode zu erreichen. In diesem Fall wird der Strom aus der Anode der Diode abgeleitet und die Diode befindet sich in einem Lawinenzustand. Dieser Zustand zerstört normalerweise eine Standarddiode sowie alle anderen Schaltungskomponenten, die zwischen der Diode und einem Erdungspunkt liegen.
Eine Lawinendiode ist ganz speziell konstruiert, damit sie den Lawineneffekt nutzen kann. Anstatt darauf zu warten, dass die Spannung für die Diode zu groß wird und die Lawine außer Kontrolle gerät, startet eine Lawinendiode absichtlich den Lawineneffekt bei einer vorbestimmten Spannung. Diese vorbestimmte Spannung ist nicht stark genug, um die Diode zu beschädigen, was es der Lawinendiode ermöglicht, die überschüssige Leistung von der Schaltung an Masse zu leiten. Auf diese Weise funktioniert eine Lawinendiode ähnlich wie ein Überlauf einem Damm ermöglicht, übermäßiges Hochwasser umzuleiten.
Die Avalanche-Diode wird häufig in Schaltkreisen verwendet, um Schutz vor unerwünschten oder unerwarteten Spannungen zu bieten, die andernfalls Schaltkreise beschädigen könnten. Die Kathoden solcher Dioden sind normalerweise mit dem Hauptstrompfad der Schaltung und die Anoden mit einer elektrischen Masse verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht es ihnen, bedrohliche Spannungen direkt auf Masse umzuleiten, anstatt sie durch den Stromkreis zu wandern und ihn zu zerstören. Avalanche-Dioden in dieser Konfiguration wirken als Klemmdioden, da sie die maximale Spannung, die eine Schaltung erfährt, auf ein voreingestelltes Niveau fixieren oder klemmen.